авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 9 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ »«¬–“» ¬—–  ...»

-- [ Страница 5 ] --

ных устройств и автоматических линий расфа 5. ГОСТ Р 52564-2006. Мешки тканые полипропиле совки сыпучих материалов в мягкую тару типа новые. Общие технические условия.– М.: Стандартин гибких контейнеров из различных материалов. форм. – 2006.

6. Макаров, А. М. Расчет параметров захватных уст БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ройств для мешков различного типоразмера. Свидетельст во о государственной регистрации программы для ЭВМ 1. Пат. 2469928 РФ, МПК В 65 В 7/02. Устройство для № 2012611863 / А. М. Макаров, Ю. П. Сердобинцев;

автоматического открытия, удержания и закрытия мешков / ВолгГТУ. – 2012.

А. М. Макаров, Л. А. Рабинович, Ю. П. Сердобинцев;

зая 7. ГОСТ 21 – 94 Сахар-песок. Технические условия / витель Волгоградский государственный технический уни В. О. Штаигеев [и др.].– Киев: Межгос. ком. по стандарти верситет.– № 2011122137;

заявл. 31.05.2011;

опубл.

зации, метрологии и сертификации. – 1994.

20.12.2012.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621. М. М. Матлин, А. И. Мозгунова, Е. Н. Казанкина, В. А. Казанкин АВТОМАТИЗАЦИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНТАКТНОЙ ЖЕСТКОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН БЛИЗКОЙ ТВЕРДОСТИ Волгоградский государственный технический университет E-mail: matlin@vstu.ru, detmash@vstu.ru Предложен способ определения остаточной деформации при контакте сферического индентора и плос кого контртела при условии близкой твердости их материалов.

Ключевые слова: контактная деформация, пластическая твердость, сплющивание, внедрение.

The paper proposes the method for determining the residual deformation in contact of a spherical indenter and flat counterbody in case when hardness of materials are closed.

Keywords: contact deformation, plastic hardness, flattening, introduction.

Контактная жесткость деталей – один из составить два безразмерных комплекса: h / R важных параметров, во многом определяющий ( F F0 ) и, первый из которых имеет физиче работоспособность и качество машин в целом.

НД пр R В связи с этим автоматизация процесса опреде ский смысл относительной остаточной дефор ления контактной жесткости позволяет конст мации, а второй представляет собой отношение руктору уже на стадии проектирования закла ( F F0 ) дывать необходимые параметры сопрягаемых эффективной степени нагружения к деталей. При этом следует подчеркнуть, что R строгой математической теории, позволяющей приведенной твердости НДпр.

определять пластическую деформацию в зави- Функциональную связь между комплексами симости от характеристик контактирующих де- задавали в виде:

талей, по-прежнему не существует. Этим, в ча- b F F стности, объясняется необходимость разработ h aR HД R, (1) ки новых методов определения контактной же пр сткости деталей машин.

где R – радиус шарика, F0 – нагрузка на шарик, В работе рассматривается случай, когда при соответствующая началу пластической дефор внедрении индентора в контртело одновременно мации, F – нагрузка на шарик;

а и b – коэффи происходит его сплющивание. Этот случай кон циенты, зависящие от соотношения твердостей такта характерен при близких твердостях сфе шарика и контртела HДш/HД;

НДпр – приведен рического индентора и плоского контртела и до ная твердость:

статочно часто встречается в деталях машин.

1,5 НД ш НД Для определения суммарной пластической НД пр.

НД ш НД деформации h были проведены эксперимен Коэффициенты a и b определены по резуль тальные исследования с целью контакта шари татам описанных выше экспериментов, что по ка с плоской плитой при различных соотноше зволило выявить зависимость этих коэффици ниях их твердостей. На плоской поверхности ентов от соотношения твердостей индентора симметрично размещали три стальных сфери и контртела HДш/HД:

ческих сегмента. Нагружение производили с помощью пресса Бринелля ТШ-2. 0, a 0,142, Результаты экспериментального исследова НД ш НД 1, ния позволили установить, что h может быть представлена в виде функции следующих фак- НД ш b 1,306 0, торов: приведенной пластической твердости.

НД НДпр материала индентора и контртела, радиуса Коэффициенты a и b не зависят от упругих индентора R, а также эффективной контактной свойств и твердости материала, а также от гео нагрузки (F– F0).

метрических параметров деформируемых по Приняв в качестве основных единицы силы верхностей. В случае, когда твердость инденто и длины, в соответствии с теорией размерности ра и контртела отличаются в два раза, форму [1] из четырех переменных параметров можно 96 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ла (1) превращается в известные формулы для ментальные данные. Очевидно, что использо расчета пластической деформации при «чистом» вание формулы (1) позволяет получать данные, внедрении и «чистом» сплющивании [1, 3]. расхождение которых с экспериментальными На рисунке представлены результаты рас- значениями находится в допускаемых пределах чета по предлагаемой формуле (1) и экспери- 5–10 %.

h 0, /R 0, 0, 0, 0, 0, 0, ( 1 F0 ) F 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0, НД пр R Зависимость относительной остаточной деформации от отношения эффективной степени нагружения к приведенной твердости:

1 – для НДш/НД=2;

2 – НДш/НД=1,27;

3 – НДш/НД=0,96;

4 – НДш/НД=0,76;

5 – НДш/НД=0,5;

линии – расчет по ф. (1), точки – экспериментальные данные БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Таким образом, полученные зависимости позволяют расчетным путем определить вели- 1. Дрозд, М. С. Инженерные расчеты упругопластиче ской контактной деформации / М. С. Дрозд, М. М. Мат чину суммарной остаточной деформации в слу лин, Ю. И. Сидякин. – М.: Машиностроение, 1986. – 224 с.

чае контакта сферического индентора и плос- 2. Гухман, А. А. Обобщенный анализ / А. А. Гухман, кого контртела, изготовленных из материалов А. А. Зайцев. – М.: Факториал, 1998. – 303 с.

3. Матлин, М. М. Закономерности упругопластическо близкой твердости, что позволяет автоматизи го контакта в задачах поверхностного пластического де ровать процесс определения контактной жест- формирования / М. М. Матлин, С. Л. Лебский, А. Н. Моз кости деталей машин. гунова. – М.: Машиностроение-1, 2007. – 218 с.

УДК 621.9. А. Л. Плотников, Н. Г. Зайцева, В. А. Аветисян, Ньят Х. Динь ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМОЭДС ПРОБНОГО ПРОХОДА ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ СПОСОБЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ С ЧПУ Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru Предложен способ оперативного контроля свойств контактных пар при автоматизированном расчете режимов резания на токарных станках с ЧПУ. Описаны физические основы корреляции свойств контактной пары: твердый сплав–стальная заготовка с термоЭДС предварительного пробного прохода. Приведена уточ ненная модель расчета скорости резания для трех стадий токарной обработки.

Ключевые слова: надежность процесса резания, точность определения скорости резания, термоЭДС пробного прохода.

The mode of operative control of properties of contacting pairs is offered at the automized calculation of condi tions of cutting on CNC lathes. The physical fundamentals of correlation of properties of a contacting pair are de scribed: a firm alloy-steel preform with thermoEMF preliminary trial pass. The refined mathematical definition of calculation of rate of cutting for three stages of turning handling is offered.

Keywords: reliability of process of cutting, exactitude of definition of rate of cutting, thermoEMF trial pass.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Внедрение автоматизированного выбора Предлагается для повышения точности расчета режимов резания на станках с ЧПУ сдержива- скорости резания использовать информацию о ется невысокой точностью получаемых значе- физико-механических свойствах пары твердо ний расчетных величин по существующим ма- сплавный резец–стальная заготовка, т. е. реаль тематическим моделям и как следствие невы- ных значениях произведения коэффициентов сокой надежностью автоматически выполняе- (Км), (Ки), (Cv) в базовой формуле определения мого процесса резания. Под надежностью скорости резания [2], путем измерения величи обеспечения процесса резания принимается ны термоЭДС каждой контактной пары в усло совпадение значений рассчитанных параметров виях проведения кратковременного предвари на стадии проектирования с действительными. тельного пробного прохода. При этом речь идет За весь полувековой период эксплуатации пар- не о получении информации о температуре в ка станков с ЧПУ прирост производительности зоне резания, а о получении информации о со был получен за счет сокращения вспомогатель- четании физико-механических свойств каждой ного и организационно-технического времени. контактной пары на основе термоэлектриче Машинное (основное) время на этом оборудо- ских явлений.

вании не сократилось. Наоборот, для достиже- Исходя из физических основ генерирования ния надежного хода процесса обработки часто сигнала термоЭДС [3] при постоянных режи снижаются режимы резания. Актуальной зада- мах пробного прохода ее величина может слу чей при проектировании технологического жить косвенной оперативной характеристикой процесса токарной обработки в ручном режиме физико-механических свойств контакных пар, или с использованием САПР ТП является опре- составленных из разнородных материалов.

деление точного значения скорости резания, В общем виде величина термоЭДС естест призванной обеспечить заданное время работы венной термопары определяется выражением (1):

E 12 a b резца (стойкость) и другие расчетные парамет (1) ры процесса. Ошибки, допускаемые при расче где 1-2 – удельная или дифференциальная тер те скорости резания по существующим методи моЭДС для данной пары, зависящая от приро кам, могут достигать 50–90 % и более [1]. При ды контактируемых тел и температуры и пред чина столь значительных ошибок при расчете, ставляющая для условий пробного прохода по мнению многих исследователей, состоит контактную составляющую термоэлектриче в том, что при широком, допустимом по техни ского сигнала или разность работ выхода элек ческим условиям изготовления диапазоне раз тронов из стали и твердого сплава;

a и b – броса физико-механических свойств инстру установившиеся температуры горячего и хо ментального и обрабатываемого материала лодного спая естественной термопары.

в расчетных аналитических моделях параметров В одинаковых условиях пробного прохода процесса обработки используются осредненные при оценке свойств различных контактных пар поправочные коэффициенты на свойства сталь ных заготовок (Км), режущего инструмента сталь – твердый сплав величина термоЭДС ме (Ки), осредненные значения безразмерного ско- няется под воздействием удельной термоЭДС ростного коэффициента (Cv) [2]. В табличных (1-2), представляющей собой разность работ способах расчета параметров процесса резания выхода электронов из стали и твердого сплава.

также используют среднее значение поправки Работа выхода чувствительна к объемным из на свойства инструмента и стальной заготовки, менениям в сплавах при изменении состава, что снижает надежность полученных результа- структуры и образования новых фаз и отражает тов. Каждая контактная пара формируется слу- наряду с другими свойствами металлов (плот чайным образом из допустимого диапазона ко- ностью, температурой плавления, модулем уп лебания ее составляющих. Худшим вариантом ругости) силу межатомной связи.

по обрабатываемости будет сочетание высокой Термоэлектрические явления, всегда сопут твердости стали с пониженными режущими ствующие процессу резания, позволяют опера свойствами твердосплавных пластин. Сущест- тивно оценить эти сочетания. ТермоЭДС по вующие методики не учитывают эти разнооб- зволяет оценить качество кобальтовой связки и разные сочетания, т. к. ориентированы на сред- качество всего твердого сплава в целом через ние значения физико-механических свойств об- косвенную оценку работы выхода электронов рабатываемых сталей и режущего инструмента. из сплава.

98 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ В табл. 1 приведены интервалы изменения В табл. 2 приведены экспериментальные термоЭДС пробного прохода для различных данные о величине ЭДС резания партий угле марок твердого сплава и значения поправочно- родистых сталей от стали 20 до стали У10 и ря го коэффициента KИ на скорость резания в за- да легированных сталей в условиях пробного висимости от материала режущей части инст- прохода резцом Т15К6.

румента. Следует отметить и такую особен- Анализ данных табл. 2 показывает, что ность результатов оценки твердого сплава по среднее значение ЭДС резания, полученное при термоЭДС (табл. 1), как взаимное перекрытие пробном проходе углеродистых сталей, возрас интервалов изменения ЭДС между марочным тает пропорционально среднему значению со составом сплава. То есть физические свойства, держания углерода в сталях. Причиной этого например, сплава Т5К10 на нижней границе по возрастания является увеличение работы выхо углероду близки сплаву Т14К8 или Т15К6 на да электронов из стали, связанное с увеличени верхней границе по углероду. ем объемного содержания цементита в углеро Из анализа данных табл. 1 следует основной дистых сталях.

принципиальный вывод: для каждой марки Авторами статьи уточнена базовая матема твердого сплава коэффициент KИ, входящий тическая модель расчета скорости резания для в формулы для определения допустимой скоро- трех стадий токарной обработки [2] с целью сти резания, имеет согласно справочным дан- использования ее в алгоритме автоматизиро ным [2] одно постоянное значение, в то время ванного расчета в диалоговом режиме операто как свойства внутри марочного состава сплава ра и системы ЧПУ. Значение скорости резания переменны. при токарной обработке предлагается опреде Величина термоЭДС пробного прохода как лять по зависимости (2):

оценочная характеристика свойств твердого A kE, (2) сплава изменяется в зависимости от химиче- V T s 0, 35 t 0, 0, ских свойств сплава и дает возможность учесть его неоднородность, оперативно оценивать ре- где А – постоянная, равная 202 при черновом жущие свойства каждого твердосплавного ин- точении, 378 при получистовом и чистовом, струмента. 239 при тонком чистовом точении;

k – коэффи циент, равный соответственно для стадий чер Таблица новой обработки 1,8;

для получистовой и чис товой 16,2 и для тонкого чистового точения 6,0.

Твердый сплав Интервал KИ по Величина (=45, =0, изменения Коэффициент Cv, выраженный через урав данным [2] интервала =8) термоЭДС нение А – kE (в формуле (2)), – это обобщенная Т30К4 1,4 6,8–9,2 2,4 энергетическая величина, характеризующая со четание свойств пары инструмент – деталь, ко Т15К6 1,0 8,2–10,9 2, торая определяет время надежной работы инст Т14К8 0,8 9,0–11,4 2, румента в заданных условиях резания. Исполь Т5К10 0,65 10,2–12,0 2, зование этого уравнения для оценки величины ВК8 0,4 11,1–14,3 3, Cv позволяет оперативно учитывать возможные изменения физико-механических и теплофизи Таблица 2 ческих характеристик каждой контактной пары.

Использование в предлагаемом способе авто Интервал Величина Сталь Твердый сплав матизированного расчета скорости резания ве термоЭДС, мВ интервала личин термоЭДС пары инструмент – обрабаты 9,8–10,1 0, ваемый металл, измеренной в условиях пробно 10,0–10,6 0, го прохода, повышает точность расчета, так как Т15К 10,2–11,0 0, 40Х термоЭДС используется как обобщенная харак =45;

=0;

теристика свойств твердосплавного инструмен 10,4–11,0 0, У7 =0;

r=1 мм та, обрабатываемости металла и условий реза V=100 м/мин 10,6–11,1 0, 20Х ния. Ошибки расчета по уточненной модели S=0,1 мм/об 10,8–11,3 0, У лежат в пределах 15–20 %, что значительно по t=1 мм 12,8–13,6 0, ШХ вышает уровень обеспечения надежности авто 13,3–14,3 1, 35ХГСА матически выполняемого процесса резания.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Т. 1 / под ред. А. М. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К. Ме щерякова, А. Г. Суслова. – 5-е изд. исправленное. – М.:

1. Плотников, А. Л. Управление параметрами процес- Машиностроение, 2003. – 912 с.

са лезвийной обработки на станках с ЧПУ : монография / 3. Епифанов, Г. И. Физика твердого тела: учеб. посо А. Л. Плотников. – Тольятти : ЗАО «ОНИКС», 2012. – 231 с. бие для втузов / Г. И. Епифанов. – 2-е изд., перераб. и доп. – 2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. М.: Высшая школа, 1977. – 288 с.

УДК 621.9. А. Л. Плотников, А. С. Сергеев, С. Н. Вальковский, Н. Г. Зайцева СПОСОБ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЕТА СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ КОРРОЗИОННО-СТОЙКОЙ СТАЛИ БЫСТРОРЕЖУЩИМ ИНСТРУМЕНТОМ НА СТАНКАХ С ЧПУ Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru В статье описан принципиально новый способ автоматизированного определения скорости обработки коррозионно-стойких сталей быстрорежущим инструментом, основанный на получении оперативной ин формации о свойствах каждой контактной пары. Приведена уточненная математическая модель расчета ско рости резания для получистового точения.

Ключевые слова: быстрорежущий инструмент, коррозионно-стойкая сталь, точность определения скоро сти резания, термоЭДС пробного прохода.

This paper describes a fundamentally new way of determining the speed of automated processing of stainless steel high-speed tools, based on receiving information about the properties of each contact pair. The refined mathe matical definition of calculation of rate of cutting for medium turning.

Keywords: high-speed steel tool, stainless steel, exactitude of definition of rate of cutting, thermoEMF trial pass.

Инструмент из быстрорежущей стали не- мента Ки и свойствами обрабатываемого метал смотря на его невысокий скоростной диапазон ла Км [1].

находит широкое применение при лезвийной CV V K и.К м (1) обработке коррозионно-стойких сталей. Он ши T tx S y m роко используется при изготовлении токарных Следует отметить то обстоятельство, что резцов, концевых фрез, сверл и другого спе поправочный коэффициент Ки в формуле (1) циализированного инструмента из-за его по для всей гаммы быстрорежущих инструментов вышенных прочностных свойств по сравнению Р18, Р12, Р9, Р6М5 и их модификаций принят с твердым сплавом. На стадии проектирования одинаковым, равным 0,3. Практикой металло технологического процесса металлообработки обработки отмечено, что режущие свойства в ручном режиме или в режиме САПР ТП, тех различных марок и различных партий поставки нолог пользуется рекомендациями справочно быстрорежущих инструментов различаются нормативной литературы по расчету допусти между собой и это отличие составляет 25–45 % мой скорости резания, выбирая аналитический и более.

или табличный способ расчета. Следует обра В ряде справочников выбор скорости реза тить внимание на тот факт, что выбор допусти ния рекомендуется производить с помощью мого значения скорости токарной обработки таблиц и поправочных коэффициентов. Внешне для одинаковых условий резания по разным эта формула более удобна для работы в диало справочникам (см. таблицу) приводит к двух-, говом режиме с системой ЧПУ, которая спо трехкратному расхождению ее расчетной вели собна содержать в памяти (ПЗУ) массивы дан чины.

ных о величинах поправочных коэффициентов.

Чаще всего это связано с тем, что различ В табличном способе величина допустимой ные справочники, используя аналитический скорости резания определяется по формуле (2):

способ расчета, приводят в них различное зна чение скоростного коэффициента Сv в формуле Vд Vт KV, (2) расчета скорости резания (1), в которой учиты ваются значения принятой стойкости Т, глуби- где Vт – табличное (матричное) значение скоро ны резания t, подачи S и поправочных коэффи- сти резания, м/мин;

КV – поправочный коэффи циентов, определяемых свойствами инстру- циент.

100 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Проблема применения этой формулы для но принимается постоянство режущих свойств автоматизированного расчета заключается в не- быстрорежущего инструмента в партиях по высокой надежности значений этих коэффици- ставки внутри их марочного состава и постоян ентов. Как и в случае со скоростным коэффи- ство физико-механических свойств партии по циентом Сv, значения начальной (табличной) ставки стали определенной марки.

скорости Vт в разных источниках различно, В таблице приведен пример расчета скоро различны и значения поправочных коэффици- сти резания стали Х18Н9Т быстрорежущим ин ентов, входящих в нее. струментом с использованием различных спра Табличный и аналитический способы опре- вочно-нормативных источников для выбранных деления допустимой скорости резания не в пол- условий: стойкость резца Т = 60 мин, глубина ной мере учитывают допускаемые ГОСТом ко- резания t = 1 мм, подача S = 0,2 мм/об с приме лебания свойств быстрорежущего инструмента нением СОЖ. Геометрия резца: главный угол как между марками, так и внутри его марочно- в плане = 45°;

вспомогательный угол в плане го состава и колебания физико-механических 1 = 45°;

передний угол = 5°;

угол наклона свойств стальных заготовок в партиях постав- режущей кромки = 0°;

задний угол = 10°;

ки. Это приводит к ошибкам в назначении ско- радиус закругления вершины резца r = 1 мм.

рости резания и как следствие к значительному Анализ результатов расчета скорости реза отклонению действительного периода стойко- ния для одних и тех же условий обработки с сти от задаваемого. использованием различных справочников пока Недостатком существующих методик опре- зывает, что расхождения в величине допусти деления допустимой скорости резания (при за- мой скорости резания на стадии проектирова данной стойкости T, глубине t, подаче S и по- ния технологического процесса токарной обра стоянных геометрических параметрах режуще- ботки коррозионно-стойкой стали могут дости го инструмента) является то, что в них априор- гать двукратной величины и более.

Расчет скорости резания быстрорежущим инструментом Скорость резания, рассчитанная по различным источникам V, м/мин Источник Точение Cv Vтабл. Примечание 1. Справочное пособие технолога машиностроительного завода : Б. А. Бель- Табличный 69 – кевич, В. Д. Тимашков / изд. Мн., «Беларусь» 1972. – 640с. метод 2. Расчет режимов резания при точении. Методические рекомендацию под Аналитический 27 87,5 – ред. В. Н. Байкалова, А. М. Колокатова, И. Д. Малинина. – Москва, 2000. метод 3. Данилевский, В. В. Справочник молодого машиностроителя / В. В. Дани- Табличный 96 – левский. – 3-е изд., доп. и перераб. – М. : Высш. шк., 1973. – 648 с. метод 4. Режимы резания металлов: справочник / под ред. Ю. В. Барановского. – Табличный 66 – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 1972. – 407 с. метод 5. Обработка металлов резанием: справ. технолога / под ред. Г. А. Монахо- Табличный 67 – ва. – М.: Машиностроение, 1974. – 600 с. метод 6. Справочник нормировщика-машиностроителя. В 4 т. Т. 2: Техническое Аналитический нормирование станочных работ / под ред. Е. И. Стружестраха. – М.: Маш- 95 94 – метод гиз, 1961. – 892 с.

7. Режимы резания труднообрабатываемых материалов: справочник / Я. Л. Гу- Табличный 25–35 – – ревич и др. – М. : Машиностроение, 1976. – 176 с. метод С целью обеспечения приемлемого (0,85–0,9) скими свойствами контактной пары, его значе уровня надежности автоматически выполняе- ние приобретает физический смысл и позволяет мого процесса металлообработки коррозионно- оперативно учитывать допустимый разброс стойких сталей предлагается определять значе- свойств элементов контактной пары при авто ние коэффициента CV как характеристику соче- матизированном способе определения скорости тания физико-механических и теплофизических обработки самой системой ЧПУ.

свойств контактной пары по величине термо- Для выявления такой связи были обработа ЭДС пробного прохода [2]. Имея устойчивую ны результаты стойкостных испытаний в усло корреляционную связь CV с термоэлектриче- виях получистового точения различных пар ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ операция пробного резания, т. е. по заранее за коррозионно-стойкая сталь – быстрорежущие несенной в систему ЧПУ программе пробного инструменты (Р18, Р12Ф2К8М3, Р9К5), у кото прохода предварительно обрабатывают металл рых перед испытанием измерялась величина (стальную заготовку) и измеряют термоЭДС термоЭДС пробного прохода. Износ фаски по в паре инструмент – деталь, и по величине тер задней грани доводится до 0,5 мм. На этом моЭДС данной пары и рабочим параметрам уровне износа фиксировалась суммарная вели технологического процесса (Т, S, t) система оп чина стойкости резца с начала испытаний на ределяет допустимую скорость резания по фор различных скоростях резания, подачах и глу муле (4). Способ реализуется в диалоговом ре бинах резания. Величина коэффициента CV вы жиме оператора с системой ЧПУ.

числялась на основе формулы (1). Особенно Результаты экспериментальной проверки стью предложенной методики расчета CV явля предложенного способа определения допусти лось то, что в данной формуле не учитывались мой скорости резания для различных пар кор поправки на геометрию резца, прочностные розионно-стойкая сталь – быстрорежущий ин свойства сталей и режущие свойства инстру струмент по скорректированной зависимости мента, а учитывалась величина термоЭДС показали максимальное расхождение заданного пробного прохода Е как интегральная характе и действительного периода стойкости инстру ристика сочетания свойств контактной пары и мента в 10–15 %, что может считаться прием условий резания. Значение CV вычислялось по лемой для заводской практики.

зависимости:

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК CV 29,23 2,64 E, (3) 1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т. 1 / где Е – термоЭДС пробного прохода для кон- под ред. А. М. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещеря тактной пары в мВ, полученная на режиме: кова, А. Г. Суслова. – 5-е изд. исправленное. – М.: Маши ностроение, 2003. – 912 с.

S = 0,1 мм/об, t = 1 мм, V = 20 м/мин. 2. Плотников, А. Л. Управление параметрами процес Скорость резания: са лезвийной обработки на станках с ЧПУ : монография / А. Л. Плотников. – Тольятти: ЗАО «ОНИКС», 2012. – 231 с.

29,23 2,64 Е V 3. Свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ (4) T 0,125t 0, 25 s 0,33 № 2013611538 от 23 января 2013 г. РФ, МПК (нет). Расчет скорости резания при токарной обработке коррозионно Сущность способа состоит в том, что расче- стойких сталей быстрорежущим инструментом / С. Н. Валь ту допустимой скорости резания предшествует ковский, Н. Г. Зайцева, А. С. Сергеев;

ВолгГТУ. – 2013.

УДК 681. В. С. Поляков, Н. В. Полежаев, М. Д. Хорошевский СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОЙ И ДОЛГОСРОЧНОЙ ПАМЯТИ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ НЕЙРОПОДОБНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru В работе рассматриваются вопросы моделирования нейроподобных систем управления, базирующихся на принципах работы биологических нейронов, с использованием методики работы с псевдосплошными образ ами. Для этой цели используются матрицы, в которых хранится информация начиная с метки необходимой для нахождения адреса хранимого сигнала и с последующими элементами матриц, записанными поочередно.

Ключевые слова: граф, нейрон, моделирование, параллелизм, искусственный интеллект, распознавание образов.

In the paper problems of the modeling of neural control systems based on the principles of biological neurons, us ing the technique of working with pseudo solid images are considered. For this purpose, the matrix, which contains in formation from tags necessary to find stored address signal and subsequent elements of matrixes recorded alternately.

Keywords: graph, neuron, modeling, parallelism, artificial intellect, recognition of images.

Среди всех современных систем управления скими нейронными сетями, можно управлять особое место занимают нейроподобные систе- многокомпонентными системами любой слож мы. Преимущества их использования состоят в ности с параллельно функционирующими ком том, что, используя соответствия с биологиче- понентами. Элементы искусственного интел 102 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ лекта становятся неотъемлемой частью подоб- мять, изменение которой крайне нежелательно ных систем, которые являются аналогами сис- в течении большого промежутка времени. Она тем биологических нейронов. Одним из таких выполняет роль хранилища основных настроек примеров будут являться системы оперативной и команд. В ней должны присутствовать вхо и долгосрочной памяти, рассматриваемые в дан- ды, позволяющие производить настройки ной работе. и синхронизацию системы. Функцию сенсо Система оперативной памяти является ана- ров (датчиков) они выполняют косвенно. Схе логом краткосрочной памяти и всех функций, ма взаимодействия систем нейрона показана которые с помощью нее осуществляются. на рис. 1.

Краткосрочная память – вид памяти, характе ризующийся относительно коротким временем В хранения информации (до 30 с), которая теря ется в силу действия временного фактора или В из-за поступления новой информации, и не большим количеством воспроизводимых эле ментов. Информация попадает в краткосроч- В ную память из сенсорной или долгосрочной памяти при условии, что индивид обращает на Рис. 1. Графовая схема взаимодействия систем в унипо нее свое внимание и использует стратегию по- лярном нейроне вторения. Оперативная память искусственного Здесь B3 является системой долговременной нейрона должна выполнять те же функции.

памяти, B4 – системой оперативной памяти, B5 – Воспроизводимыми элементами такой системы система обработки и отправки сигнала. Входя будут являться матрицы, в которых хранятся щей стрелкой показан сигнал синхронизации псевдосплошные образы или результаты срав и настройки нейрона. Выходящей стрелкой – нения таких матриц.

сигнал, отправляемый из нейрона.

Система долгосрочной памяти является ана Униполярные нейроны более всего подхо логом глубокой памяти, или так называемой дят для резервного хранилища или хранилища долгосрочной памяти, и всех функций, которые преднастроек. Изменение информации, содер с помощью нее осуществляются. Долгосрочная жащейся внутри системы долгосрочной памяти память – это блок обработки информации, ха данного типа нейронов, крайне нежелательно, рактеризующийся практически неограничен так как может привести к потере ценных дан ным временем хранения и объемом хранимой ных, без которых дальнейшая работа будет не информации. Ее эффективность определяется возможна, или же система с высокой вероятно за счет систематического повторения семанти стью перейдет в аварийное состояние.

чески закодированной информации, приводя Система оперативной памяти B4 в модели щего к установлению ассоциативных связей является связующей между приходящими за между элементами, по которым отдельная ин просами, синхросигналами, системой долго формация может быть восстановлена из всего срочной памяти и системой отправки сигнала.

информационного поля. Воспроизводимыми Фактически она выполняет функцию высоко элементами этой системы будут являться мат скоростного кэш-буфера, способного в любой рицы псевдосплошных образов, а также метки момент сохранять в себе пришедшие запросы, и пути для сигналов.

а также хранить в себе отправляемый сигнал.

Создание таких систем следует начать с мо Поскольку сигналы могут отправляться как по дели униполярного нейрона как наиболее про запросу, так и по времени, то в системе опера стого из существующих. Как известно, унипо тивной памяти присутствует внутренний тай лярные нейроны – нейроны с одним отростком.

мер, позволяющий организовать периодиче Аналогом этой группы являются искусст скую отправку сигналов, нужных внешней си венные нейроны, составляющие так назы стеме. Схема данной системы представлена ваемую «глубокую» память в нейронной се на рис. 2.

ти. Под глубокой памятью здесь понимаем па ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ V1 V A1 B A6 A A2 A4 B A A B Рис. 2. Схема системы оперативной памяти Обозначения расшифровываются следую- Mn Y щим образом:

V1 – сигнал синхронизации таймера;

x 1 Y V2 – сигнал подачи информации;

x Y A1 – фиксация сигнала в оперативной памя ти;

x3 A2 – внутренний таймер;

Y A3 – сравнение значений внутреннего и xz M k внешнего таймера;

A4 – отправка запроса на поиск нужной ко N манды;

N A5 – остановка работы системы;

A6 – запрос сигнала из долговременной па- Рис. 3. Сравнение пришедшей команды мяти;

с имеющимися в памяти А7 – проверка на запрет отправки сигнала;

В3 – переход к ядру системы долгосрочной Y1, Y2,…,Yz – элементы одной из команд, памяти;

перенесенные в матрицу команд из долгосроч В5 – система обработки и отправки сигнала. ной памяти;

Работа этой системы в режиме ожидания N1, N2,… – элементы другой команды, пере происходит следующим образом. Таймер, на- несенные из долгосрочной памяти;

ходящийся в этой системе, производит обрат- Mn – метка начала считывания команды;

ный отсчет до отправки сигнала. Так же проис- Mk… – метка конца одной команды и нача ходит ожидание прихода внешнего запроса на ла другой.

отправку. Выход из данного режима осуществ- Все команды сохранены в выделенном сек ляется, как только в нейрон приходит запрос торе. Они переносятся из долгосрочной памяти или таймер завершает свой цикл. в оперативную память в виде матрицы команд.

В режиме работы по запросу система функ- После сравнения с пришедшим запросом и на ционирует по следующему принципу. Прихо- хождением совпадения формируется запрос, дящий запрос сохраняется в оперативной памя- который содержит в себе метку, указывающую ти, откуда передается на элемент для сравнения на месторасположение сигнала в долгосрочной с хранимыми в долгосрочной памяти. Все хра- памяти. Также он содержит метку, указываю нимые команды извлекаются и сравниваются щую на нахождение атрибутов или сами атри поочередно. Сам сигнал, приходящий от внеш- буты будущего сигнала. Происходит проверка них элементов, представляет собой матрицу на запрет отправки, после чего следует отправ (рис. 3). ление сигнала.

Обозначения расшифровываются следую- В режиме работы по таймеру функциониро щим образом: вание системы происходит по следующему ал X1, X2,…,Xz – элементы столбчатой матрицы горитму. Внутренний счетчик производит под команды, поступившие от внешних элементов;

счет системного времени и через определенные 104 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ периоды сравнивает свое значение с хранимым становиться новой временной отсечкой начала в буфере. Как только оно становиться равно работы по таймеру. Также со смещением в бу или больше хранимого, счетчик посылает за- фер отправляется метка, которая позволит пе прос на завершение режима ожидания. После рейти к следующему значению. Работа буфера завершения режима ожидания буфер посылает представлена на рис. 4. Здесь учитываются сло запрос в долгосрочную память, чтобы запро- жение текущего времени в таймере со смеще сить новое значение с помощью сохраненной в нием, содержащимся в долгосрочной памяти, нем метки. Это значение поступает в буфер, и замена метки для нахождения следующего прибавляясь к старому значению, и их сумма смещения:

Старое значение буфера и метки 12:30 19.04.1998 М Смещение и новая метка из памяти М 13:25 05.01. Новое значение буфера и метки 01:55 25.05.1998 М Рис. 4. Изменение значения буфера После обновления значения происходит за- 1 2 B4 B B4 B прос на отправку сигнала и его атрибуты. По сле получения сигнала происходит проверка на запрет отправки.

Система долгосрочной памяти необходима для хранения маркировки хранимых данных и А передачи их в случае необходимости. В ней со хранятся все преднастройки и информация, ко торая может потребоваться для внешних эле ментов. Будучи самой простой системой, вхо дящей в состав униполярного нейрона, она А А1 А2 А должна обеспечивать сохранность находящейся в ней информации, что, в свою очередь, реали- Рис. 5. Граф системы долгосрочной памяти зуется отсутствием связей, способных перепи сывать уже имеющуюся информацию. Храни- В4 – переход к элементу «внутренний тай мые сигналы представляют собой матрицы.

мер» в системе оперативной памяти;

Схема представлена на рис. 5.

В5 – переход к элементу формирования сиг Обозначения расшифровываются следую щим образом: нала в системе обработки и отправки сигнала.

A1 – ячейки с хранимыми отсечками времени;

Работа системы долгосрочной памяти в ре A2 – ячейки с хранимыми командами;

жиме ожидания не осуществляется, так как не A3 – ячейки с хранимыми сигналами;

требует никаких данных, хранимых в ней для A4 – ячейки с атрибутами и маршрутами;

остальных систем нейрона. В режиме работы A5 – ядро памяти, элементов запросов и вы по запросу приходит запрос из оперативной зова из памяти;

системы на команды, хранимые внутри долго В4 – переход к элементу запроса команд срочной памяти.

в системе оперативной памяти;

Ядро долгосрочной памяти находит сектор В4 – переход к элементу запроса сигналов с сохраненными командами. Скопированная матрица команд отправляется в систему опера в системе оперативной памяти;

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ тивной памяти. После этого приходит запрос на Циклы смещения значений буфера содер сигнал и его атрибуты. Сигнал отправляется жатся в долгосрочной памяти вместе с метками в оперативную память, а атрибуты – в систему следующего элемента. Благодаря такой компо обработки и отправки сигналов. В свою оче- новке можно задать цикл, в котором через раз редь, из системы обработки и отправки сигна- личные промежутки времени будет отправлять лов может поступить запрос на атрибуты в слу- ся сигнал. Схема расположения сдвигов в па чае каких-либо неполадок. В режиме работы по мяти представлена на рис. 6. Отметим, что в за таймеру поступает запрос на новое смещение крашенных прямоугольниках метки начала для таймера, после чего поступает запрос на считывания, а в остальных – отправляемая ин сигнал и его атрибуты. формация.

М1 12:30 12.03.00 М2 М2 03:56 17.03.00 М3 М3 00:08 00.00.08 М М6 М6 11:00 00.00. М4 00:15 00.00.00 М5 М5 02:48 00.03.00 М Рис. 6. Конфигурация смещения времени буфера в долгосрочной памяти БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Сигналы, представляющие собой матрицы псевдосплошных образов, хранятся в ячейках 1. Поляков, В. С. Моделирование параллельно проте памяти начиная с метки, необходимой для на кающих процессов блоками взаимодействующих компо хождения адреса хранимого сигнала, и с после нентов / В. С. Поляков, С. В. Поляков // Контроль. Диаг дующими элементами матриц, записанными ностика – 2008. – № 8. – С. 70–73.

поочередно, начиная с элемента первой строч- 2. Поляков, С. В. Построение модели для диагности ки первого столбца построчно до элемента по- рования технологических процессов с использованием следних строчки и столбца. графов / С. В. Поляков, С. Б. Сластинин // Контроль. Ди Таким образом, можно сделать вывод, что агностика – 2000. – № 4. – С. 19–22.

3. Хопкроф, Д. Введение в теорию автоматов, языков моделирование нейроподобных систем управле и вычислений / Д. Хопкроф, Р. Мотвани, Д. Ульман. – ния не только может базироваться на принципах М.: ИД «Вильямс», 2002. – 528 с.

работы биологических нейронов, но и обладает 4. Лазарева, Т. Я. Интегрированные системы проек высокой степенью эффективности. В статье ис- тирования и управления. Структура и состав / Т. Я. Лаза пользованы также элементы теории предикатов рева, Ю. Ф. Мартемьянов, А. Г. Схиртладзе. – М.: Изда и разработанные для подобных целей матрицы. тельство Машиностроение-1, 2006. – 172 с.

УДК 681. В. С. Поляков, С. В. Поляков, П. В. Федченков ПОСТРОЕНИЕ ФОРМАЛЬНОГО ОПИСАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В МАТРИЧНО-ПРЕДИКАТНОЙ ФОРМЕ Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru В работе рассмотрены вопросы построения формального описания технологического процесса матри цей, каждый ненулевой элемент которой представляет собой одно из истинных значений трехместного пре диката графа G(Y, X, P).

Ключевые слова: граф, структура графа, моделирование, параллелизм, конечные автоматы.

In the paper problems of the construction of formal description of the process by matrix, each nonzero element of which is one of the true values of the three predicate graph G(Y, X, P) are considered.

Keywords: graph, graph structure, modeling, parallelism, finite state machines.

В настоящее время сложные системы уп- значности. Также важна возможность эффек равления, контроля и диагностики нуждаются тивного функционирования при наличии боль в соответствующих методах формального опи- шого числа параллельно функционирующих сания, позволяющих избавляться от неодно- компонентов. Именно поэтому в работе [1] по 106 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ казано, что автоматизация любого объекта, ций, однозначно определяющая граф, и матри осуществляющего технологический процесс, ца смежности вершин, задающая граф с точно может быть представлена графом Бержа. Граф стью до индивидуализации ребер.

задан, если заданы: множество вершин Y, мно- Зададим квадратную матрицу:

жеств ребер X и инцидентор – трехместный p11 p12 p1 p1ф предикат H:

p22 p21 p2 ф p G(Y, X, P)., (1) P p Представление инцидентора графа p 2 p p ф p матрицей Для задания графа часто используют мат pф 2 pф pфф pф рицы, представляющие собой самую удобную форму задания инцидентора графа. Широкое элементы которой определяются следующим распространение получили матрица инциден- образом:

0 если вершины y и y неинцидентны, ( y ;

xv ;

y ) если вершины y и y соединены дугой xv p направленной от y и y, ( y ;

x ;

y ) если имеется петля x при вершине y.

v v Задание графа матрицей То есть p представляет собой упоря Покажем, что для задания графа G (Y, X, H) доченную тройку, составленную из тех пе достаточно матрицы инцидентора (1). Заданы ременных, на которых трехместный преди граф и его матрица инцидентора (рис. 1).

кат H графа G (Y, X, H) принимает значение Рассмотрим более подробно матрицу. Пер единицы.

вые члены троек диагональных элементов мат Представление объекта, осуществляюще рицы инцидентора – a1, a2, a3, a4 образуют го ТП, в виде графа наглядно и удобно, ког множество вершин некоторого графа:

да количество состояний, в которых оказыва A* a1, a 2, a 3, a 4.

ется объект, невелико (не превышает 10–15 со стояний). В противном случае граф становит- Вторые члены троек всех элементов матри ся труднообозримым и все его преимуще- цы инцидентора – x1, x 2, x 3, x4, x5, x6, x7, x8, ства превращаются в его недостатки. Поэтому, x 9, x10 образуют множество в [2] рассмотрена возможность представле X * x1, x 2, x 3, x 4, x 5, x 6, x 7, x 8, x 9, x10, ния объекта, осуществляющего ТП, не только в виде графа, но и в виде матрицы инци- которое определяет множество ребер некоторо дентора. го графа.

а б x x x a a a1 x1a1 a1 x5 a 2 0 0 a2 x2a2 a 2 x6 a3 a 2 x9 a x9 PA x x8 x10 0 0 a3 x3 a3 a3 x 7 a a 4 x8 a1 a 4 x10 a 2 0 a4 x4a a4 a x x x Рис. 1. Граф G(Y, X, H) и его матрица инцидентора ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Все ненулевые элементы матрицы:

( a1 ;

x1 ;

a1 );

( a 2 ;

x 2 ;

a 2 );

( a 3 ;

x 3 ;

a 3 );

( a 4 ;

x 4 ;

a 4 );

( a1 ;

x 5 ;

a 2 );

( a 2 ;

x 6 ;

a 3 );

( a 3 ;

x 7 ;

a 4 );

( a 4 ;

x 8 ;

a1 );

( a 2 ;

x 9 ;

a 4 );

( a 4 ;

x10 ;

a 2 ), определяют предикат P *, который истинен на этих тройках.

Таким образом, матрица инцидентора (рис. 1, – все ненулевые элементы матрицы опреде ляют предикат H.

* * * * б) определяет некоторый граф G A, X, P, Таким образом, если задана матрица ин начертание которого совпадает с графом на цидентора P p произвольного графа рис. 1, а. Таким образом, наряду с традицион G Y, X, P, то можно считать, что этой матри ным заданием графа, возможно также задание цей однозначно задан граф G Y, X, P. Следо графа только матрицей инцидентора.

В общем случае алгоритм определения по вательно, объект, осуществляющий ТП, можно матрице инцидентора (1) описываемого ею гра задавать матрицей, а операции над графами, фа G Y, X, P выглядит следующим образом:

описывающими ТП, можно заменить опера – первые члены троек диагональных элемен- циями над матрицами, что значительно упро тов матрицы определяют множество вершин Y;

щает анализ и построение формального описа – вторые члены троек всех элементов мат ния объекта, осуществляющего ТП.

рицы определяют множество ребер X;

Представление формального описания объекта в матрично-предикатном виде Перепишем (1) следующим образом:

y1 ;

x11 ;

y1 y1 ;

x12 ;

y 2 y1 ;

x 1 ;

y y1 ;

x 1 ф ;

y ф y 2 ;

x 21 ;

y1 y2 ;

x2 ;

y2 y 2 ;

x 2 ;

y y2 ;

x 2ф ;

yф (2) M p y ;

x ;

y y ;

x ф ;

yф y ;

x 1 ;

y1 y ;

x2 ;

y y ф ;

x ф ;

y yф ;

x ф ф ;

yф y ф ;

x ф 1 ;

y1 y ф ;

x ф 2 ;

y Fq1 q2 x1 y1, q 4 x 2 y1, q1 x3 y Из такой записи видно, что каждый ненуле Fq 2 q1 x1 y 2, q3 x 2 y1, q4 x3 y вой элемент матрицы представляет собой одно из истинных значений трехместного предиката Fq 3 q1 x1 y1, q4 x 2 y 2, q 2 x3 y графа G Y, X, P, описываемого этой матри Fq 4 q4 x1 y 2, q1 x 2 y1, q3 x3 y1.

цей. То есть граф G Y, X, P задан в матрично предикатной форме.

x3/y Рассмотрим пример, когда функционирова ние сложных производственных систем (СПС) q задается в конечно-автоматном виде, то есть в ви x1/y де некоторой композиции конечных автоматов. x2/y Прежде чем проводить алгебраические и теоретико-множественные операции над КА x1/y1 x2/y (объединение, пересечение, умножение, сум- q q мирование, суперпозиция, композиция), рас- x3/y смотрим представление его в матрично-преди катной форме. На рис. 2 приведен граф КА, за- x1/y данный классическим способом – пятеркой x1/y x3/y A X, Q, Y, q1 Q, F x X y Y, x2/y где X x1, x 2, x 3 – входные сигналы;

x3/y x2/y Q q1, q2, q3, q4 – внутренние состояния;

Y y1, y 2 – выходные сигналы;

q F – отображение множества Q в Q: Рис. 2. Граф конечного автомата 108 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Рассмотрим задание конечного автомата А инцидентора (1), в которой значения элементов с помощью измененной квадратной матрицы матрицы определим несколько иначе:

если вершины y и y неинцидентны, ( y ;

xv ;

y ;

t ) если вершины y и y соединены дугой xv, направ p ленной от y к y и формирующей команду t, ( y ;

xv ;

y ;

t ) если имеется петля xv при вершине y и формирующей команду t.

В итоге получим матрицу (1), любой элемент го автомата q1 вместо упорядоченной четверки введем упорядоченную пятерку, где пятое место которой p представляет собой упорядоченную будет определять начальное состояние автомата.

четверку: первые три места позволяют построить Тогда для рассматриваемого примера опе структуру КА, а четвертое место позволяет опре ратор КА в матрично-предикатной форме будет делить функциональную нагрузку этого автомата.

иметь вид:

Для определения начального состояния конечно q1 x 3 q1 y 2 _ q1 x1 q 2 y1 _ 0 q1 x 2 q 4 y 1 _ q 2 x 2 q 3 y 1 _ q 2 x 3 q 4 y1 _. (3) q 2 x 1 q1 y 2 _ q2 0 q2 _ _ MA КА q 3 x 1 q1 y 1 _ q 3 x 3 q 2 y 2 _ q 3 0 q 3 _ _ q 3 x 2 q 4 y 2 _ q 4 x 2 q1 y 1 _ 0 q 4 x 3 q 3 y1 _ q 4 x1 q 4 y 2 _ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Такую матрицу (2) будем называть опера тором конечного автомата. 1. Поляков, С. В. Построение модели для диагности Таким образом, СПС, ее элементы (блоки, рования технологических процессов с использованием графов / С. В. Поляков, С. Б. Сластинин // Контроль. Ди компоненты) могут быть заданы соответству агностика. – 2000. – № 4. – С. 19–22.

ющими операторами в матрично-предикатной 2. Поляков, В. С. Многоуровневое моделирование форме. Данная форма позволяет оптимизиро- объектов с параллельно функционирующими компонен вать процессы автоматизации и повысить на- тами / В. С. Поляков, С. В. Поляков // Контроль. Диагно дежность систем управления. стика. – 2009. – № 9. – С. 48–53.

УДК 621.757:519. С. Г. Поступаева, И. Е. Грязнов РАЗРАБОТКА НЕЙРОСЕТЕВОГО РЕГУЛЯТОРА ДЛЯ СОВРЕМЕННЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ КОНТРОЛЛЕРОВ Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru Статья посвящена разработке регулятора, основанного на нейронной сети. Результаты моделирования подтвердили высокую эффективность использования нейросетевых регуляторов для управления различны ми технологическими объектами.

Ключевые слова: нейронная сеть, нейросетевой регулятор, обучение сети.

This article is devoted to development of controller, establishing on neural network. The results of simulation have corroborated high performance of application of neural controllers for management of various technological objects.

Keywords: neural network, neural controller, learning of network.

В настоящее время широкое распростране- достаточно простого процесса переналадки.

ние получила автоматизация производства с Поэтому оправдан интерес к созданию различ использованием программируемых логических ных алгоритмов регулирования.

Однако для определенного класса объектов контроллеров и регуляторов. Их развитие про стандартные алгоритмы управления оказыва исходит в связи с высокими показателями эф ются неприменимыми в связи с нелинейностью фективности работы и быстродействия, а также ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ объекта или статистическим разбросом вход- основе нейронной сети, обучающейся по алго ных данных. В этих случаях решить проблему ритму обратного распространения ошибки. На регулирования можно с использованием нетра- рис. 1 приведена структура полученного регу диционных методов управления, таких, как лятора.


нейронные сети [1]. В процессе создания сети были устранены Одной из концепций обучения в рамках некоторые недостатки выбранного алгоритма:

развитой архитектуры сети является перцеп- противоречие между быстродействием и попа трон. В своей самой простой версии много- данием системы в потенциальный минимум слойный перцептрон представляет собой сеть было решено введением переменной скорости с одним входным, одним выходным и одним обучения. Постепенное снижение скорости или более внутренними, или, как говорят, обеспечивает возрастающую точность в каж скрытыми слоями нейронов. Общей чертой для дом новом цикле;

так, при приближении систе всех многослойных перцептронов является мы к оптимуму требуется все более точная под прямонаправленность сети, характеризующаяся стройка весовых коэффициентов [2].

передачей информации от входного слоя через Для обеспечения необходимого переходного скрытые слои к выходному слою. процесса в объекте управления была введена На основе анализа существующих архитек- функция «идеального наблюдателя» – переходная тур, основных способов построения сетей и их характеристика звена, к которой регулятор стре алгоритмов обучения разработан регулятор на мится приблизить сигнал на выходе объекта.

Рис. 1. Структура регулятора на основе нейронной сети Рис. 2. Процесс регулирования в системе с ПИД-регулятором 110 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Для оценки эффективности разработанного представляющим собой колебательное звено.

регулятора на основе нейронной сети был про- На рис. 3 представлен процесс регулирования веден ряд экспериментов. В качестве объекта в системе с нейронной сетью.

управления выбран двигатель постоянного тока В данном случае отсутствуют автоколеба с независимым возбуждением, управляемый ния, система становится устойчивой, форма напряжением в цепи якоря. Для сравнения ос- графика переходного процесса приближается новных показателей разработана система авто- к апериодическому звену – идеальному наблю матического управления на основе ПИД-регу- дателю.

лятора. Однако при наличии возмущающих Таким образом, изменение параметров сети воздействий в системе ПИД-регулятор не обес- позволяет смоделировать оптимальную по бы печил устойчивости в системе (рис. 2). стродействию и точности систему управления, Регулятор на основе нейронной сети пока- повышая качество регулирования так, как нужно зал эффективное управление данным объектом, для конкретного производственного процесса.

Рис. 3. Процесс регулирования в системе:

1 – сигнал, снятый с «наблюдателя»;

2 – сигнал, снятый с объекта управления БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК В принципе, многие распространенные производственные объекты могут быть пред 1. Галушкин, А. И. Теория нейронных сетей. Кн. 1.

ставлены колебательным звеном или его соче Сер. «Нейрокомпьютеры и их применение» / под ред.

танием с другими звеньями. Кроме того, коле А. И. Галушкина. – М.: Изд-во ИПРЖР, 2000. – 416 с.

бательное звено легко теряет устойчивость, и 2. Грязнов, И. Е. Разработка нейросетевого алгоритма переходный процесс представляет собой в этом регулирования с помощью языков стандарта МЭК / случае автоколебания. Данная система управ- И. Е. Грязнов, И. А. Баринова // Известия ВолгГТУ : меж ления показывает хорошие результаты приме- вуз. сб. науч. ст. № 13 / ВолгГТУ. – Волгоград, 2012. – нительно к объектам колебательного типа, но (Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении» ;

вып. 8). – С. 110–112.

может также применяться по отношению к лю бому другому типу объектов управления.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621.783.2:517.977. Ю. П. Сердобинцев, М. П. Кухтик, К. Ф. Куадио ВЫБОР КОМПЛЕКСНОГО КРИТЕРИЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА НАГРЕВА В МЕТОДИЧЕСКОЙ ПЕЧИ Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru Рассмотрены комплексные критерии оптимизации процесса нагрева в печных агрегатах. Обоснован вы бор критерия, разработанного на основе метода последовательных уступок.

Ключевые слова: методическая печь, прокатный стан, аддитивный критерий, максиминный критерий, метод последовательных уступок.

The complex criteria of heating process optimization in furnace units have been examined. The choice of the criterion developed in terms of method of successive concessions has been grounded.

Keywords: continuous furnace, rolling mill, additive criterion, maximin criterion, method of successive concessions.

При проектировании систем, реализующих грева, ч;

Gтi – расход топлива на нагрев метал ла, м3/т;

Эi – расход электроэнергии на прокат оптимальные режимы нагрева, разработчик должен сформировать цель, достигаемую в про- ку, кВт·ч/т;

Иi – износ валков при прокатке, цессе нагрева металла в печи [1]. Основная кг/т;

П – условно-постоянные затраты за 1 ч ра особенность задач оптимального управления боты стана, руб/ч;

М – производительность заключается в том, что создаваемая система прокатного стана, т/ч;

Wоi – количество окали должна не только удовлетворить определенным ны, образовавшейся при нагреве металла, кг/т;

требованиям, но и быть оптимальной по отно- Ен – нормативный коэффициент эффективности шению к определенному критерию, характери- капиталовложений;

кi – удельные капитало зующему систему [2]. вложения в участок нагревательных печей, В работах [1, 2] указывается на необходи- прокатный стан и системы управления, руб/т;

мость исследования процессов нагрева, не ог- cт, cэ, cп, cоi – удельные стоимостные коэффи раничиваясь лишь процессами, происходящими циенты.

в печах;

следует учитывать весь комплекс «на- В монографии [8] глобальный критерий ка гревательные печи – стан горячей прокатки», чества нагрева сконструирован на основе мак взаимовлияние которых достаточно велико. симинной формулировки задачи оптимизации:

, Комплексные критерии включают в себя D min 1, T 2, T два или более основных критерия. Использова где 1 – функция желательности критерия ка ние для оптимального управления процессом нагрева в методической печи комплексного чества толщины окалины;

T 2 – функция же критерия является целесообразным, т. к. иско лательности критерия точности нагрева;

T – мое решение должно отвечать нескольким ча- стным критериям оптимальности в зависимости функция желательности критерия максималь от ситуации во время функционирования печи ного перепада температур;

– толщина окали [3, 4, 5, 6]. ны, мм;

T – конечная температура поверхности Рассмотрим существующие комплексные слитка, °C;

T – максимальный перепад темпе критерии оптимального управления процессом ратур в слитке, °C;

1, 2, 3 – коэффициенты нагрева в печных агрегатах. относительной важности частных критериев.

В работе [7] приводится аддитивный крите- Под функцией желательности понимается ха рий «переменная часть удельных приведенных рактеристическая функция принадлежности не затрат на нагрев металла в комплексе «методи- определенной величины четкому интервалу.

ческие печи – прокатный стан», который име- Функции желательности принимают значения, ет вид: непрерывно возрастающие от 0 к 1 при измене f i T, cт Gтi T, cэ Э i T cп И i T нии соответствующего параметра качества от наименее желательных значений к наиболее же П cоiWоi T, Ен к i T,, лательным. Коэффициенты относительной важ МT ности определяется в результате ранжирования где fi – показатель расходов, руб/т;

i – номер за- локальных критериев по методике, основанной на каза;

T – температура металла, °C;

– время на- построении матрицы парных сравнений [8].

112 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ J [ t вых, b,, З], Недостаток использования аддитивных и максиминных критериев заключается в недос- где tвых – перепад температур по поперечному таточной объективности установления весовых сечению заготовки на выходе из печи, °C;

b – ве коэффициентов. личина удельного расхода топлива на печь, м3/т;

Также распространен метод последователь- – величина потерь металла за счет протекания ных уступок, например, в работе [9] для опти- процессов окалинообразования, кг;

З – функция мизации процесса получения фосфора в рудно- удельных приведенных затрат на нагрев загото термической печи разработан комплексный вок и их последующую прокатку, руб/т.

критерий, учитывающий основные параметры, Характер производственной задачи опреде характеризующие процесс, и сформированный ляет относительную значимость частных кри из частных критериев: териев, следовательно, применение метода по J [ mP2O5 SL, PС, Wобщ, З], следовательных уступок к рассматриваемому объекту оправданно. Непосредственное ранжи где mP2O5 SL – содержание P2O5 в шлаке, %;

рование критериев должен осуществлять тех SL – обозначение шлака, принятое в работе [9];

нолог исходя из текущих целей и задач произ PC – мощность печной установки, потребляемая водства. Таким образом, использование метода из сети, кВт;

Wобщ – общий удельный расход последовательных уступок в задаче оптимиза электроэнергии, кВт·ч/т;

З – функция затрат на ции процесса нагрева в методической печи бо сырье и электроэнергию, руб/т. лее целесообразно, чем использование распро При оптимизации процесса нагрева слябов страненных аддитивных и максиминных кри в методической печи предлагается применять териев.

метод последовательных уступок, заключаю щийся в том, что все частные критерии распо БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК лагаются и нумеруются в порядке их относи тельной значимости. При этом необходимо 1. Жадинский, Д. Ю. Топливосберегающие режимы выбрать из частных показателей те, которые нагрева непрерывнолитых слябовых заготовок в методи ческих печах : дис. … канд. техн. наук : 05.16.02 / Д. Ю. Жа войдут в комплексный, а также очередность динский. – Магнитогорск, 2007. – 143 с.


и уровень последовательных уступок по каж 2. Бутковский, А. Г. Управление нагревом металла / дому из частных критериев. Использование А. Г. Бутковский, С. А. Малый, Ю. Н. Андреев. – М. : Ме комплексного критерия позволяет решить зада- таллургия, 1981. – 272 с.

чу оптимизации – найти такое управляющее 3. Сердобинцев, Ю. П. Перспективные направления повышения качества функционирования технологическо воздействие, чтобы каждому частному крите го оборудования : монография / Ю. П. Сердобинцев, рию обеспечить максимум, достижимый исходя О. В. Бурлаченко, А. Г. Схиртладзе. – Старый Оскол :

из стратегии уступок. ООО «Тонкие наукоемкие технологии», 2010. – 412 с.

Достоинством метода последовательных 4. Алехин, А. Г. Оптимальное управление многозон уступок является то, что он может быть ис- ной нагревательной печью / А. Г. Алехин, М. П. Кухтик // Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 9 / ВолгГТУ. – пользован для любых частных целевых функ Волгоград, 2008. – (Серия «Прогрессивные технологии ций и ограничений, имеющих различную раз- в машиностроении» ;

вып. 4). – С. 54–56.

мерность. Данный метод не требует сравнения 5. Кухтик, М. П. Математическое моделирование значений частных критериев, поэтому нет не- процесса нагрева слябов в методической печи / М. П. Кух тик, Ю. П. Сердобинцев // Известия ВолгГТУ : межвуз. сб.

обходимости в монотонных преобразованиях науч. ст. № 13 / ВолгГТУ. – Волгоград, 2011. – (Серия этих критериев. Кроме того, он прост в исполь «Прогрессивные технологии в машиностроении» ;

вып. 7). – зовании и нагляден. Произвольный выбор ве- С. 80–83.

личин пробных уступок, число которых может 6. Кухтик, М. П. Стационарная модель температурно стать большим, приводит в ряде задач к значи- го поля садки металла в методической толкательной печи / М. П. Кухтик, Ю. П. Сердобинцев // Известия ВолгГТУ :

тельным временным затратам, что является ос межвуз. сб. науч. ст. № 13 / ВолгГТУ. – Волгоград, 2012. – новным недостатком данного метода [10]. Этот (Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении» ;

недостаток частично компенсируется благодаря вып. 8). – C. 114–116.

возросшей производительности современных 7. Автоматизация методических печей / Л. И. Буглак компьютеров. [и др.]. – М. : Металлургия, 1981. – 196 с.

8. Дилигенский, Н. В. Нечеткое моделирование и мно Для целей управления разработан ком гокритериальная оптимизация производственных систем плексный критерий, учитывающий основные в условиях неопределенности: технология, экономика, параметры, характеризующие процесс нагрева экология : монография / Н. В. Дилигенский, Л. Г. Дымова, слябов в методической печи: П. В. Севостьянов. – М. : Машиностроение-1, 2004. – 397 с.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 9. Боярун, В. З. Оптимизация производства фосфора в 10. Тутова, Н. В. Разработка методики оптимизации руднотермической печи закрытого типа по комплексному распределения ресурсов центров обработки данных в сети критерию : дис. … канд. техн. наук : 05.13.07 / В. З. Боя- Интернет : дис. … канд. техн. наук : 05.13.13 / Н. В. Туто рун. – СПб., 2000. – 184 с. ва. – М., 2009. – 183 с.

УДК 62-522. Е. В. Стегачев, М. Г. Кристаль, А. Н. Солопаев, Д. Ю. Татаринцев ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ЗАХВАТНОЕ УСТРОЙСТВО С АВТОМАТИЧЕСКИМ ОРИЕНТИРОВАНИЕМ ПРЕДМЕТОВ ПРОИЗВОДСТВА Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru В работе описаны конструкция и принцип действия пневматического захватного устройства, осуществ ляющего автоматическое предварительное базирование по углу поворота с центрированием и последующим захватом. Осуществлен процесс моделирования центрования и захвата предмета производства.

Ключевые слова: пневматическое захватное устройство, базирование по углу поворота, компьютерное моделирование.

In the given work was describes the design and function of the pneumatic gripper conducting preliminary basing the angle of rotation with centering and subsequent capture. Performed the computer modeling of process center and capture subject of production.

Keywords: pneumatic gripping device, basing on the angle of rotation, computer modeling.

Технологический процесс сборки обладает государственного технического университета большой трудоемкостью, поэтому автоматиза- предложены конструкции ПЗУ [4, 5], обеспечи ция операций сборки является одним из востре- вающего гарантированную ориентацию предме бованных направлений современного машино- тов производства (ПП) перед захватыванием под строения. Одной из проблем можно выделить воздействием струй сжатого воздуха.

ориентирование и захват предметов производст- Для осуществления базирования деталей по ва из эластичных материалов с малой торцевой углу поворота с центрированием и последую поверхностью, выполненных из немагнитных щим захватом предлагается конструкция пнев материалов. Использование механических и мовихревого захватного устройства (рис. 1).

магнитных захватных устройств неэффективно В состав ПЗУ входит конструкция «стола» с из-за свойств материала предмета ориентирова- наклонными соплами, обеспечивающими вра ния и захватывания, наиболее целесообразно щение предмета производства на воздушной использовать пневматические захватные устрой- подушке, создаваемой струями сжатого воздуха ства (ПЗУ) [1, 2, 3]. На кафедре «Автоматизация при подключении сопел к источнику давления производственных процессов» Волгоградского Рпит питания.

Рис. 1. Конструкция пневмовихревого захватного устройства 114 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ При подаче давления Рц питания в камеру с ния Рс в сопла останова СО формируются струи, центрирующим отверстием ЦО воздух с высо- взаимодействующие с внутренней поверхно кой скоростью вылетает наружу, где, встретив стью отверстий, расположенных по периферии преграду в виде плоскости установки ПП, по- ПП, в результате чего возникают силы, под воз ворачивается на 90 градусов и движется в ради- действием которых ПП останавливается. Таким альном направлении через зазор между торцом образом, деталь сцентрирована относительно ПЗУ и опорной поверхностью ПП. Воздух, оси ПЗУ, и занимает требуемое положение по движущийся в радиальном направлении, взаи- углу поворота, и готова к захватыванию по ва модействует с внутренней поверхностью захва- куумным каналам ВК за счет подключения ис тываемой кольцевой детали, что приводит точника разряжения с давлением Рвак.

к созданию результирующей силы, направлен- Созданная экспериментальная установка под ной в сторону совмещения осей ПП и ПЗУ. Да- твердила возможность предварительного центри лее подается Рпит в сопла стола, тем самым, за- рования и базирования по углу поворота под воз ставляя ПП вращаться. Затем при подаче давле- действием разнонаправленных струй воздуха.

Рис. 2. Постановка задачи в FlowVision Для определения оптимальных режимов ра боты предложенного пневмовихревого захват ного устройства, а также изучения его характе ристик была построена компьютерная модель захватного устройства [6]. После этого осуще ствлен процесс моделирования центрования и захвата предмета производства. При построе нии компьютерной виртуальной модели ПЗУ и моделирования процесса предварительного центрирования и захвата в программном пакете Flow Simulation приняты условия, представлен ные на рис. 2.

В программном пакете Flow Simulation вир туальное пространство разбивается на элемен- Рис. 3. Моделирование потока сжатого воздуха тарные ячейки в двумерном измерении. Расчет- в напорном тракте ная сетка для использованной модели состоит из 100000 ячеек.

На рис. 3 представлена модель напорного тракта. Моделирование с использованием про граммного пакета Flow Simulation позволяет определить интенсивность изменения давления и скорости потока сжатого воздуха в виде гра диентной заливки.

В ходе проведения виртуального экспери мента была получена зависимость от питающе го давления P скорости v воздушной струи, вы ходящей из сопла, использующаяся в дальней шем в динамической модели захватывания ПП, Рис. 4. Средняя скорость в центрирующей струе изображенная на рис. 4. на линии сопла в зависимости от питающего давления ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ На рис. 5 представлено распределение век- удержание ПП, предлагается использовать эжек торов скоростей потока сжатого воздуха, выхо- тор. Для моделирования вакуумного (разряже дящего из центрирующего отверстия и всту- ния) канала используется методика, аналогичная пающего во взаимодействие ПП на протяжении моделированию напорного тракта. На рис. процесса центрирования. представлены модель вакуумного канала в разре В конструкции устройства [3, 5] для создания зе и моделирование интенсивности изменения разрежения, обеспечивающего захватывание и потока сжатого воздуха в эжекционном канале.

Рис. 5. Распределение скорости в плоскости движения кольца Рис. 6. Интенсивность изменения скорости потока в эжекционном канале В ходе проведения эксперимента были по- скорости v потока воздуха в вакуумном канале лучены зависимости величины разряжения Рвак от питающего давления Р (рис. 8).

от питающего давления Рпит (рис. 7) и величины Рис. 7. Зависимость величины разряжения Рис. 8. Зависимость скорости на линии на линии всасывания от питающего давления всасывания от питающего давления На рис. 9 представлен результат моделиро- захвата детали, выполненного в программном вания динамики процесса центрирования ПП и пакете FlowVision в трехмерном пространстве.

116 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ На фрагментах изображено положение ПП На рис. 10 по результатам моделирования на протяжении процесса центрирования и за- представлена зависимость времени t центриро хвата, а также давление (градиент цвета), ока- вания и захвата ПП от скорости v струи воздуха зываемое потоком сжатого воздуха на внутрен- из центрирующего отверстия при начальном нюю поверхность ПП. смещении х осей ПП и ПЗУ.

Рис. 9. Моделирование процесса центрирования Рис. 10. Зависимость положения кольца от времени и захвата кольца при определенной скорости воздушного потока БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК нии, приборостроении. – 2004. – № 1. – С. 19.

4. Пат. 2199432 РФ, МПК7 B 25J 15/06 A, 66C 1/02 B.

1. Стегачев, Е. В. Повышение эффективности пнев- Пневматический схват / М. Г. Кристаль [и др.];

опубл.

мовихревых захватных устройств промышленных робо- 27.02.03, Бюл. № 18. – 3 с.

5. П. м. 104888 Российская Федерация, МПК7 В 25J тов: дис.... канд. техн. наук / Е. В. Стегачев. – Волгоград, 2005. – 226 с. 15/06. Пневматическое захватное устройство / Е. В. Сте 2. Кристаль, М. Г. Повышение эффективности пневмо- гачев [и др.] ;

опубл. 27.05.11.

вихревых захватных устройств промышленных роботов / 6. Кристаль, М. Г. Компьютерное моделирование М. Г. Кристаль, Е. В. Стегачев // Сборка в машинострое- процесса захвата уплотнительных колец пневматическим нии, приборостроении. – 2006. – № 1. – C. 11–14. захватным устройством / М. Г. Кристаль, Е. В. Стегачев, 3. Кристаль, М. Г. Моделирование пневмовихревого В. М. Волчков, Д. Ю. Татаринцев, А. С. Шишаева // Сбор захватного устройства с вращающейся вихревой камерой / ка в машиностроении, приборостроении. – 2010. – № 10. – М. Г. Кристаль, Е. В. Стегачев // Сборка в машинострое- C. 3–6.

Научное издание ИЗВЕСТИЯ Волгоградского государственного технического университета № 7(110), 2013 г.

С е р и я «ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ»

(Выпуск 9) Межвузовский сборник научных статей Редактор Т. А. Пересецкая Компьютерная верстка Е. В. Макаровой Темплан 2013 г. Поз. № 58н.

Подписано в печать 31.05.2013. Формат 6084 1/8. Бумага офсетная.

Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл. печ. л. 13,49. Уч.-изд. л. 12,62.

Тираж 150 экз. Заказ Волгоградский государственный технический университет.

400005, Волгоград, просп. В. И. Ленина, 28, корп. 1.

Отпечатано в типографии ИУНЛ ВолгГТУ.

400005, Волгоград, просп. В. И. Ленина, 28, корп. 7.

I.Ч а с т ь ОБЗОРН ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ УДК 621.787. С. Ю. Абакумова, А. В. Гуляев, Ю. И. Сидякин, А. В. Трунин О ВЫБОРЕ ГЛУБИНЫ НАКЛЕПА ПРИ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБКАТКЕ ПОЛЫХ ВАЛОВ РОЛИКАМИ Волгоградский государственный технический университет Е-mail: stanki@vstu.ru Предложены методика назначения рациональной глубины наклепанного слоя и технологическое обес печение отделочно-упрочняющей обработки полых валов поверхностным пластическим деформированием.

Ключевые слова: полый вал, упрочняющая обработка, глубина наклепа, упругопластическая деформация.

The technique of rational use work-hardened layer depth and the technologically ensure finishing and hardening treatment hollow shaft surface plastic deformation.

Keywords: hollow shaft, strengthening treatment, work hardening depth, elastic-plastic deformation.

Полые валы и оси благодаря высоким экс- боток сплошных валов, основанная на решаю плуатационным показателям, обусловленным, в щей роли деформационного фактора в оптими первую очередь, меньшей массой (при жестких зации процессов ППД, которая позволяет су требованиях к весу оборудования), большей щественно повышать (для гладких участков ва удельной прочностью и жесткостью, возмож- лов среднего уровня твердости приблизительно ностью осуществления рациональной компо- на треть, а подступичных участков – на три новки узлов за счет пропуска через них и раз- четверти) их пределы выносливости [4]. В свя мещения там других деталей, находят доста- зи с этим несомненный научный и практиче точно широкое распространение в машино- ский интерес представляет возможность уста строении. Кроме того, эти детали обладают новления условий и степени применимости низкой чувствительностью к концентрации на- этой методики к полым валам, что особенно пряжений, что особенно важно в условиях цик- важно на стадии предварительной конструк лического нагружения [1]. Положительная роль торской и технологической подготовки произ и весомость последнего фактора в еще большей водства, когда создаваемый комплекс служеб степени могут быть усилены применением уп- ных свойств поверхностного слоя этих деталей рочняющих технологий, основанных на мето- необходимо наиболее полно адаптировать к ус дах поверхностного пластического деформиро- ловиям их эксплуатации.

вания (ППД), к числу которых, в частности, от- Несмотря на внешнюю общую сторону, носится обкатка тороидальными роликами (или присущую всем традиционным процессам ППД шариками). Этот наиболее доступный и отно- по их технологическому и инструментальному сительно простой способ финишной обработки обеспечению, обработка полых валов и осей валов дает возможность сформировать в их по- имеет свои специфические особенности, обу верхностном слое благоприятную систему ос- словленные, главным образом, наличием про таточных сжимающих напряжений, значитель- дольного отверстия, которое оказывает замет но повышающих сопротивление усталостному ное влияние на напряженно-деформированное разрушению этих деталей [1–3]. состояние поверхностного слоя. Это влияние К настоящему времени разработана и успе- проявляется по-разному, и его характер боль шно применяется в промышленности методика шей частью оценивается и определяется основ расчетного назначения рациональных режимов ными размерами поперечного сечения вала и упрочняющей и отделочно-упрочняющей обра- соотношениями между ними. К их числу отно 6 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ специальные требования) рассчитывают [4] по сятся: наружный DB, внутренний d и средний уравнению (при DB в мм) Dср 0,5 DB d диаметры, их отношение 10 D с d DB, а также абсолютная t B и относитель- zs 0,01DB lg B, (2) lg DB ная tB толщины стенки вала, которые опреде ляются выражениями и на тонкостенных валах эти значения можно tB 0,5 DB ( 1 c ) и tB tB Dср 1 с 1 с, просто не реализовать, в то время как обычны ми технологическими способами обработки и в зависимости от значений которых полые сплошных или толстостенных валов она отно валы условно подразделяются на тонкостенные сительно легко обеспечивается. При этом тех ( tB 0,15) и толстостенные ( tB 0,4). нологические режимы обработки (усилие F об катки, подача инструмента, число его прохо Среди важнейших факторов, которые ха дов) и геометрические размеры инструмента рактеризуют эффективность ППД валов, про (диаметр Dр ролика в плоскости обкатки и его водимого с целью их упрочнения, – глубина zs профильный радиус r) рассчитываются по ме наклепанного слоя, определяющая границу тодике, изложенной в работах [4, 5, 7]. Кон распространения пластической деформации троль расчетных значений zs zs на практике вглубь вала, степень физического упрочнения производится, как правило, по распределению материала, зависящая, главным образом, от ин твердости [2, 6] или по одному из уравнений, тенсивности остаточной деформации i,0 на например, [4] поверхности, а также величина и характер рас F пределения остаточных напряжений по живому zs 1, 42ab, (3) сечению вала [2, 4]. Вопрос о выборе рацио- 2 m нальных значений глубины наклепа zs и степе- где F – усилие обкатки, m – предел текучести ни физического упрочнения (т. е.,0 ) материа- материала вала, a и b – полуоси контура оста i точной вмятины на поверхности вала при одно ла нашел принципиальное решение в работах кратном (начальном) внедрении рабочего инст [4–7] применительно к сплошным валам. В со румента;

коэффициент, определяющий вли ответствии с положениями, выдвинутыми и обоснованными в них, было установлено, что яние формы отпечатка на zs, рассчитывают по максимального приращения предела выносли формуле 1 0,5( 1 b a )4.

вости материала валов можно добиться, если в Специфические особенности упрочняющей процессах ППД контролировать интенсивность и отделочно-упрочняющей обработок полых деформации поверхностного слоя, которая в валов поясняются схемой, показанной на рис. 1.

оптимальном варианте должна быть близкой по Эти особенности вытекают из данных, полу значению к предельной равномерной деформа ченных в ходе многочисленных эксперимен ции р материала упрочняемой детали, т. е. при тальных исследований, выполненных Л. М. Шко i,0,0 р. (1) льником [1] на крупных валах из отожженной i стали 50 разных диаметров DB = 130…230 мм Вполне очевидно, что для полых валов нет и имеющих различные толщины стенок (c оснований для пересмотра или корректировки 0,3…0,9) после их обкатки тороидальными этого положения в части, касающейся реализа роликами с D p = 110 мм и r = 15 и 5 мм.

ции условия (1), чего нельзя сказать о назначе нии zs. И это понятно, поскольку полые валы Обработка и анализ этих данных позволя ют сделать следующие выводы.

имеют различные толщины стенок, и на них, по 1. Несмотря на небольшое отличие в глуби крайней мере, с относительно небольшой тол o o щиной tB, невозможно полностью распростра- нах zs( x ) и z s( t ) залегания сжимающих осевых нить требования по обеспечению значений zs, о и окружных tо остаточных напряжений со x рекомендованные для сплошных валов одина- ответственно, которые действуют в упрочнен ковых с полыми размеров. Дело в том, что для ном поверхностном слое, все они существенно, сплошных валов диаметром DB до 600 мм глу- доходя порой до 3 раз, превышают значения zs, бину наклепа (если к ней не предъявляются установленные распределением твердости. Для ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ наглядности эта закономерность представлена в рить о некотором их среднем значении zso,ср.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.